声音适配器

声音适配器又叫音频卡或声卡，是处理各种类型数字化声音信息的硬件，多以插卡的形式安装在微机的扩展槽上（如图2.6所示），也有的与主板做在一起。与单独的声卡相比，集成在主机板上的声卡不论从抗干扰能力上，还是从声音处理效果和功能种类上，都略逊一筹。声卡集输入与输出功能于一体，是工作在系统与声源设备和回放设备之间的传输系统。

图2.6 声音适配器外观

1. 声音适配器的功能

声音适配器主要具有以下几种功能。

（1）采集、编辑和回放数字声音文件。声音适配器的采集处理是在相关软件的支持下将麦克风、立体声线路输入的外部声源以及来自CD光盘驱动器的声源，经过A/D转换采集到多媒体计算机内部，以数字音频文件的格式储存起来。

声音适配器的编辑处理是在相关软件的控制下对数字音频文件进行剪切、复制、粘贴、混合、删除等处理。声音适配器还支持音频特效处理，例如，添加回声、插入静音、转换声道、倒放、淡入/淡出等。

声音适配器还可在相关软件的控制下进行音频的回放，回放时可以对音量、重放速度、倒放等进行控制。

不同的声音适配器以及相应的控制软件在采集、编辑和回放数字声音文件时所采用的文件格式可能不同，但它们之间可以相互转换。

（2）对数字音频文件进行压缩和解压缩。高质量的立体声数字音频文件，每分钟的数据量可占10 MB的磁盘空间，因此在采集和回放数字声音文件时要对数据进行压缩和解压缩，以节省存储音频文件的磁盘空间。声音卡支持的压缩标准主要有 ADPCM（自适应差分脉冲编码调制）和ACM（全称为Microsoft’s Audio Compression Manager，即微软公司的音频压缩管理器）等，压缩比约为4:1到6:1。音频的压缩与解压缩可由声卡硬件完成，也可以由软件完成。

（3）MIDI音乐合成。MIDI是乐器数字接口的缩写，是一种数字音乐的国际标准，它规定了电子乐器与计算机之间相互数据通信的协议。MIDI文件比WAV（声波文件）格式存放的文件更节省空间。在相关软件控制下，利用声卡可以合成或创作MIDI音乐，并且可以输入/输出MIDI文件。MIDI文件可以在声卡内部利用合成器播放，也可以通过声卡的MIDI接口将信息传送到外部带有MIDI接口的电子乐器中，在MIDI信息控制下进行播放。

（4）各音频源的混合。声音适配器主要处理3种类型的声音：数字化波形声音、合成器产生的声音和CD音频。通过内部声音混合调节器可同时混合并分别调节它们的音量，达到一种声音混合的效果，一般具备20个以上的复音。声音适配器驱动程序中通常有Mixer程序，用来控制声音适配器上的混合器，用来控制调节输入外部声源的音量，以及调节MIDI、声音文件和主输出电路的回放音量。

（5）语音识别与合成。大部分声音适配器，在相应软件的支持下也可以进行语音的识别。语音识别有两种情况：一种情况是对麦克风输入的真人语音进行识别并转换为文本文件；另一种情况是可让用户通过说话来控制计算机或执行Windows下的命令，这一功能对软、硬件要求都很高。目前语音识别还有一定的误识率，还需要一定的人工配合。

多数声音适配器可以合成发出语音，能使计算机朗读文件。但到目前为止，由于声音是合成的，听起来不太自然，无法达到真人的语音水平。一般是将文本转换成语音输出，用来帮助用户检查文章中的句法和语法错误。实际应用中，语音合成需要在相应文语转换软件的支持下进行。

2. 声音适配器的结构

（1）数字信号处理器（DSP）。数字信号处理器（DSP，全称为Digital Signal Processor）是声音适配器的核心，它的功能是对数字化的声音信号进行各种处理。DSP负责主要的控制运算工作，声音适配器绝大多数功能都来源于它，其性能基本上决定了声音适配器的类型、档次和大部分性能。数字信号处理芯片通常是板卡中那块最大的、四边都有引线的集成块，芯片上一般标有商标、型号、生产日期、编号、生产厂商等重要信息。有的声音适配器上数字信号处理器可能是由3～6块IC构成的一个芯片组，主要是为了保证声音适配器的信噪比（SNR）能够达到80 dB以上，要求声音适配器上的ADC、DAC处理芯片与数字音效芯片分离。因此，高档声音适配器上的处理芯片一般不止一个。

（2）混合信号处理器（混音器）。混合信号处理器（Mixer）芯片内置数/模混音器，可以对音频源进行混合，它们包括：数字化声音（DAC）、调频FM合成音乐（FM）、CD Audio音频（CD-ROM）、线路输入（AUX）、话筒输入（MIC）、PC扬声器输出（SPK）。可以选择输入一个声源或将几个不同声源进行混合采集或播放。

（3）MIDI音乐合成器。MIDI是一种用于电子乐器和计算机之间的通信标准，这个标准定义了MIDI设备间数据传送时电缆硬件接口和通信协议，目前任何多媒体计算机都支持这个标准。MIDI是一种指令化的声音，而不是实际声音进行数字化产生的，在其文件中只是含有播放某些乐器的指令和要产生的效果。因此，它占用空间很少，而且与各种符合MIDI标准的附加设备有很好的通用性。

合成器主要用于合成乐器声音，要求能支持MIDI合成，兼容标准MIDI。

声音适配器通过内部合成器（Synthesizer）或通过外接到计算机MIDI端口的外部合成器播放MIDI文件。从合成器的性能上看，MIDI合成器的类型有两种：频率调制FM合成和波表（Wave Table）合成。低档声卡一般用FM调频合成器演奏，音效与原有音乐相差甚远而且不能模拟人与动物的声音。主流声卡产品采用波表技术。

（4）总线接口和控制器。目前声卡的总线接口一般都采用PCI接口。总线接口和控制器由数据总线双向驱动器、总线接口控制逻辑、总线中断逻辑和DMA控制逻辑组成。

（5）外围接口。声音适配器上一般都有与其他设备连接的接口部件，包括 MIDI/GAME端口、I/O端口、CD-ROM端口等。

声音适配器通常会有LineIn、LineOut、MIC、SpeakerOut两组模拟音频信号的输入/输出插孔，以及MIDI/GAME接口。其中，MIC是立体声（STEREO）端口，通常采用φ 3.5 mm立体声插座，可连接带有偏置电路的电容话筒或动圈话筒，输入灵敏度为1 mV左右。Line In也是立体声（STEREO）端口，通常采用φ 3.5 mm立体声插座，可连接各种声源，例如，收音机、电话、录音机、电视机、VCD机、CD唱机等，输入灵敏度在500～1 000 mV。SpeakerOut也是立体声（SIEREO）端口，此端口输出的音频信号经过声卡上的功率放大器放大，能够直接带动耳机或功率较小的音箱，如果音箱或声音还原设备的阻抗小于喇叭输出端口要求的阻抗，则极易烧毁声卡。LineOut也是立体声（STEREO）端口，音频信号通过此端口传送到音频放大器或有源音箱的信号输入端，此端口的信号强度在500～1 000 mV，音质好，通常用于音质要求较高的场合，但由于功率小，因而不能直接带动音箱发声。MIDI/GAME 端口：声音适配器的合成音频通过卡上MIDI端口与其他电子乐器通信，并可在此基础上构成以计算机为控制台的MIDI音乐系统，游戏杆接口一般与MIDI共享接口。

CD-ROM驱动器接口是专用端口，位于声卡电路板上，而不在声卡挡板上。该端口一般采用四线插座，左声道和右声道各有两条线。此端口与 CD-ROM 的音频输出端相连， CD-ROM在播放音乐CD时，就能通过声卡发出声音，并能控制CD-ROM的播放动作。